الجيل التوافقيات, الانتشار وتقنيات التطهير في الأحمال غير الخطية

أحمد حديد شير¹, خالد E. Addoweesh ¹ وياسين خان²

^[1] قسم الهندسة الكهربائية, جامعة الملك سعود, الرياض, العربية السعودية

^[2] قسم الهندسة الكهربائية, جامعة الملك سعود, الرياض, أرامكو السعودية رئيس ArabiaSaudi في الطاقة الكهربائية, قسم الهندسة الكهربائية, جامعة الملك سعود, الرياض,

1. مقدمة

حولت الثورة الصناعية الحياة كلها مع التحسينات التكنولوجية المتقدمة. هو مساهمة كبيرة في الثورة الصناعية نظرا لتوافر الطاقة الكهربائية التي يتم توزيعها من خلال المرافق الكهربائية في جميع أنحاء العالم. مفهوم الجودة السلطة في هذا السياق يبرز بوصفه "حق أساسي" من المستخدم للسلامة وكذلك للعمل دون انقطاع من معداتهم. المستخدمين الكهرباء سواء كانت محلية أو صناعية, تحتاج السلطة, خالية من الأخطاء, التشوهات, بصيص, الضوضاء وانقطاع التيار. الأداة المساعدة يرغب أن المستخدمين استخدام معدات ذات نوعية جيدة بحيث لا تنتج التهديدات نوعية الطاقة للنظام. استخدام الأجهزة الإلكترونية القائمة على السلطة في هذا العالم الصناعي قد انقذ خيرات في فترة من وفورات الوقود والطاقة, ولكن من ناحية أخرى قد خلق مشاكل بسبب توليد التوافقيات. كل من المستخدمين التجارية والمنزلية استخدام الأجهزة مع تبديل السلطة القائمة على الالكترونيات التي تعتمد التيار التوافقي. هذا التيار هو العامل المهيمن في إنتاج الفولتية الملوثة بتناسق. "الحق الأساسي" للمستخدم هو أن تكون هناك إمدادات الطاقة النظيفة, في حين أن الطلب على فائدة هو أن تكون ذات نوعية جيدة صك / معدات. وهذا يجعل نوعية الطاقة نقطة ذات الاهتمام المشترك لكلا المستخدمين، فضلا عن فائدة. وقد التوافقيات كونها موضوعا ساخنا في مجال نوعية الطاقة مساحة للنقاش منذ عقود، ولقد وضعت عدة معايير التصميم ونشرتها مختلف المنظمات والمؤسسات الدولية للحفاظ على إمدادات الطاقة الحرة بتناسق. في سيناريو أوسع, في بيئة خالية بتناسق يعني أن التوافقيات الناتجة عن الأجهزة وجودها في النظام ينحصر في الحدود المسموح بها بحيث لا تسبب أي ضرر للمكونات نظام الطاقة بما في ذلك المحولات, العوازل, تبديل التروس الخ. تحرير أنظمة الطاقة تجبر المرافق لتطهير التوافقيات في نهاية جدا من جيلهم قبل أن يأتي إلى تبسيط الرئيسي، وتصبح الأسباب المحتملة لنظام الامم المتحدة والاستقرار. ممكن مخطط من ثلاث مراحل من أجل السيطرة التوافقيات هو

تحديد مصادر التوافقيات
قياس مستوى التوافقيات
تقنيات تطهير ممكن

لمتابعة مخطط فوق مرافق الطاقة لديها R&أقسام D التي تشارك في البحث المستمر للحفاظ على مستويات التوافقيات ضمن الحدود المسموح بها. مشاكل التوافقيات تردد الطاقة التي كانت منطقة ثابتة من البحوث هي:

تصحيح معامل القدرة في بيئة ملوثة بتناسق
فشل نظام العزل التنسيق
تشويه الموجي
دي تصنيف من المحولات, الكابلات, تبديل التروس ومعامل القدرة المكثفات التصحيح

وتعاملت التحديات البحوث المذكورة أعلاه مع مساعدة من الهيئات التنظيمية التي تركز كثيرا على تصميم وتنفيذ معايير الرقابة التوافقيات. اتحادات الهندسية مثل IEEE, S, وIEC وقد صممت المعايير التي تصف الحدود المسموح بها لالتوافقيات. تقدير, قياس, تقنيات تحليل وتطهير التوافقيات هي منطقة التوتر المهم الذي يحتاج إلى قبضة قوية من المهندسين نوعية الطاقة. في الوقت الحاضر, وبصرف النظر عن الطرق التقليدية مثل اتصال Y-Δ ل 3^طريق قمع التوافقي, الأساليب الحديثة القائمة على تقنيات الذكاء الاصطناعي يساعد المهندسين أداة لقمع وتطهير التوافقيات بطريقة أفضل. وتشمل الأساليب الحديثة:

المنطق الضبابي مقرها التوافقيات يشتغل
تقنيات لتحليل المويجات من الطول الموجي
تقنيات متطورة لPWM التحول من مفاتيح السلطة الالكترونيات

ويركز هذا الفصل هو شرح كل المصادر المحتملة للجيل التوافقيات, تحديد التوافقيات, مستوى القياس وكذلك تقنيات تطهير / قمعها. هذا الفصل سوف تكون مفيدة للجميع مهندسي الكهرباء بشكل عام والمهندسين فائدة على وجه الخصوص.

2. ما هي التوافقيات?

في هندسة الطاقة الكهربائية يشير المصطلح إلى التوافقيات الموجي الجيبية التي هي متعددة من وتيرة النظام. لذلك, ومن المعروف أن التردد الذي هو ثلاثة أضعاف الأساسية على النحو التوافقيات الثالثة; خمسة أضعاف الأساسي هو التوافقية الخامسة; وهلم جرا. التوافقيات نظام يمكن تعريفها بشكل عام باستخدام مكافئ. 1

FH = hfac

حيث f_ح هو ح^ال متناسق وو_و هو تواتر الأساسية للنظام.

التوافقيات اتباع القانون معكوس بمعنى أن زيادة مستوى متناسق من التردد التوافقي خاصة, انخفاض السعة هي على النحو المبين في Fig.1. لذلك, عادة في التوافقيات خط السلطة لا تعطى التوافقيات العليا أهمية كبيرة. التوافقيات حيوية والأكثر إزعاجا هي بالتالي 3^طريق, 5^ال, 7^ال, 9^ال, 11^ال و 13^ال. وبالنظر إلى التعبير العام عن التوافقيات في الطول الموجي مكافئ. 2

VN = Vrnsin (nωt)

حيث, في_آر هو الجهد التربيعي أي تردد معين (الخط التوافقي أو السلطة).

من المعروف أن التوافقيات التي هي مضاعفات فردي من التردد الأساسي كما التوافقيات الفردية وتلك التي هي حتى مضاعفات التردد الأساسي وتوصف بأنها التوافقيات حتى. ويطلق على الترددات التي هي في بين التوافقيات الفردية والزوجية بين التوافقيات-.

رغم أن, الطلب المثالي لأي مرفق الكهرباء هو أن تكون التيارات والفولتية الجيبية في نظام AC, هذا ليس في جميع الأوقات واعدة, التيارات والفولتية مع الطول الموجي معقدة لا تحدث في الواقع العملي. وبالتالي أي الموجي المعقدة التي تولدها مثل هذه الأجهزة هو خليط من الأساسية والتوافقيات. لذلك, ويمكن التعبير عن الجهد عبر نظام الملوثة بتناسق عدديا في مكافئ. 3,

V = Vfpsin(ωt φ1)+ V2psin(2ωt φ2)+ V3psin(3ωt φ3)+ Vnpsin(nωt φn)

حيث,

في_FP = قيمة الذروة من تواتر الأساسية

في_أرستها= قيمة الذروة من ن^ال المكون التوافقي

φ = زاوية من التردد احترام

الرقم 1.

الطول الموجي والتردد الأساسية التوافقيات

بالمثل, ويرد التعبير عن الحالي من خلال الدائرة الواردة في نظام الملوثة بتناسق من التعبير الوارد في مكافئ. 4

I = Ifpsin(ωt φ1)+ I2psin(2ωt φ2)+ I3psin(3ωt φ3)...... Inpsin(nωt φn)

وتسمى أيضا باسم مكونات التوافقي إيجابية, السلبية وتسلسل صفر. في هذه الحالة تسمى التوافقيات التي تتغير مع الأساسية وتسمى إيجابية وتلك التي لديها phasor الاتجاه المعاكس مع المكونات الأساسية تسلسل السلبية. مكونات الصفر لا تأخذ أي تأثير من الأساسية وتعتبر محايدة في سلوكها. اتجاه Phasor المهم الى حد كبير في حالة المحركات. تسلسل مكون إيجابي يميل إلى قيادة السيارات في الاتجاه الصحيح. في حين أن المكون تسلسل السلبي يقلل من عزم الدوران مفيدة. و 7^ال, 13^ال, 19^ال الخ. هي مكونات تسلسل إيجابية. مكونات تسلسل السلبية 5^ال, 11^ال, 17^ال وهلم جرا. التوافقيات العنصر صفر هي 3^طريق, 9^ال, 15^ال الخ. كما السعة من التوافقيات يتناقص مع زيادة في النظام التوافقي بالتالي, في أنظمة الطاقة والمرافق أكثر قلقا حول التوافقيات يصل إلى 11^ال النظام فقط.

3. الجيل التوافقيات

في معظم الحالات التوافقيات في الجهد هو نتاج مباشر من التوافقيات الحالية. لذلك, التوافقيات الحالية هو السبب الفعلي لتوليد التوافقيات. يتم إنشاؤها التوافقيات خط السلطة عندما يرسم تحميل تيار غير الخطية من الجهد الجيبية. في الوقت الحاضر كافة أجهزة الكمبيوتر استخدام تبديل وضع الطاقة اللوازم (SMPS) أن تحويل المرافق AC الجهد لتنظيم الجهد المنخفض العاصمة للإلكترونيات الداخلية. هذه امدادات الطاقة لديها كفاءة أعلى بالمقارنة مع مصادر الطاقة الخطي وبعض المزايا الأخرى أيضا. ولكن كونها مبنية على مبدأ التحول, هذه إمدادات الطاقة غير الخطية رسم الحالي في السعة العالية نبضات قصيرة. هذه النبضات هي غنية في التوافقيات وإنتاج انخفاض الجهد عبر مقاومة النظام. هكذا, أنه يخلق العديد من مصادر الجهد صغيرة في سلسلة مع مصدر التيار المتردد الرئيسي كما هو موضح في Fig.2. هنا في Fig.2 أنا₃ يشير إلى العنصر الثالث من التوافقية الحالية التي رسمها الحمل غير الخطية, أنا₅ هو العنصر التوافقي الخامس من الحمل الحالي وهلم جرا. R يظهر المقاومة توزع من خط وترد مصادر الجهد لوضع شرح العوامل أعلاه. لذلك, هذه البقول الحالية قصيرة خلق تشويه كبير في شكل الموجة الكهربائية الحالية والجهد. ويشار في هذا التشوه شكل تشويها متناسق ويتم قياسه في مدة متناسق تشويه مجموع (THD). هذا التشويه يسافر مرة أخرى إلى مصدر للطاقة، ويمكن أن تؤثر على أجهزة أخرى متصلة نفس المصدر. أي معدات المكاتب الصغيرة المثبتة في أي مكان في النظام لديها خاصية متأصلة لتوليد التشويه المستمر لمصدر الطاقة الذي يضع عبئا إضافيا على نظام المرافق والمكونات المثبتة فيه. ويتم إنتاج التوافقيات أيضا المحركات الكهربائية والمحولات DC-DC المثبتة في الاجهزة الصناعية. انقطاع التيار الكهربائي (UPS) والفلورية المدمجة (CFL) هي أيضا مصدر بارز من التوافقيات في نظام. عادة ما تكون مرتفعة النتائج التوافقيات ونيف من تحويل الطاقة والالكترونيات. وخلاصة القول, ويتم إنتاج التوافقيات في الشبكة الكهربائية عن طريق [2, 16, 26, 42]

مقومات
استخدام الحديد الأساسية في محولات الكهرباء
معدات لحام
محركات متغيرة السرعة
التبديل الدوري للالجهد والتيارات
مولدات التيار المتردد من خلال فجوة الهواء غير الجيبية, تدفق توزيع أو الأسنان تموج
تبديل الأجهزة مثل SMPS, يو بي إس وكفل

ومن الجدير بالذكر هنا أن التوافقيات الجهد يمكن أن تظهر مباشرة نتيجة لمولد التيار المتردد, نظرا إلى وجود فجوة الهواء غير الجيبية, توزيع تدفق, أو تموج الأسنان, والذي كان سببه تأثير فتحات, المنزل الذي اللفات. في نظم إمدادات كبيرة, يتم أخذ أكبر قدر من الحيطة لضمان الانتاج جيبية من مولد, ولكن حتى في هذه الحالة فإن أي غير الخطي في الدائرة تؤدي إلى التوافقيات في الموجي الحالية. يمكن أيضا توليد التوافقيات بسبب النوى الحديد في المحولات. مثل النوى المحولات لديها منحنى BH غير الخطية [37].

الرقم 2.

تشويه الجهد الخطي نظرا لعدم وجود الحالي

4. المشاكل المرتبطة التوافقيات

نظام الملوثة بتناسق لديه العديد من التهديدات لاستقرارها. فإنه يعوق ليس فقط في نوعية السلطة (PQ) ولكن عندما تيار غنية في التوافقيات, ويوجه من قبل بعض الأجهزة, انها الزائدة النظام. على سبيل المثال التيار التوافقي الثالث له خاصية أنه على عكس عنصر التوافقية الأخرى وتضيف ما يصل الى السلك المحايد للنظام. هذه النتائج في التعثر كاذبة من قاطع الدائرة. فإنه يؤثر أيضا على عزل الكابل محايدة. الحمولة الزائدة من الكابلات بسبب التلوث الحالي بتناسق يزيد من الخسائر المرتبطة الأسلاك. وينبغي أيضا أن يوضع في الاعتبار أن القوة فقط من العناصر الأساسية هي قوة مفيدة, بقية كلها خسائر. هذه الخسائر الإضافية جعل معامل القدرة الفقيرة التي تؤدي إلى المزيد من الخسائر السلطة. وتشمل الآثار تلخيص العام للالتوافقيات في نظام الطاقة ما يلي [9, 18, 39]

يمكن ترددات التوافقي تسبب حالة مدوية عندما يقترن معامل القدرة المكثفات التصحيح
زيادة الخسائر في عناصر النظام بما في ذلك المحولات ومحطات توليد
شيخوخة العزل
انقطاع في نظام الاتصالات
التعثر كاذبة من القواطع
التيارات الكبيرة في الأسلاك محايدة

محولات التوزيع لديك اتصال Δ-Y. في حالة وجود التيار التوافقي الثالث عاليا الحالية التي المحاصرين في موصل محايد يخلق الحرارة الذي يزيد من الحرارة داخل المحول. وهذا قد يؤدي إلى انخفاض متوسط العمر وإزالة تقييم المحولات. أنواع مختلفة من التوافقي لها تأثيرها الخاص على نظام الطاقة. على سبيل المثال دعونا النظر في 3^طريق متناسق. خلافا للنظام متوازن من ثلاث مراحل حيث مجموع كل المراحل الثلاث هو صفر في نظام محايد, التوافقي ثلث جميع المراحل الثلاث هي متطابقة. لذلك يصل في سلك محايدة. والشيء نفسه ينطبق على الثلاثي ن التوافقيات (مضاعفات فردي من 3 مرات مثل الأساسية 9^ال, 15^ال إلخ). هذه التيارات التوافقية هي السبب الرئيسي في التعثر والفشل كاذبة من الأرض مرحل الوقاية خطأ. كما أنها تنتج الحرارة في سلك محايدة وبالتالي يحتاج إلى نظام سلك محايدة سمكا إذا كان لديه التلوث التوافقي الثالث في ذلك. إذا تم توفير محرك الموجي الجهد مع محتوى التوافقي الثالث في ذلك, فإنه سيتم تطوير خسائر إضافية فقط, كما تأتي قوة مفيدة فقط من المكون الأساسي.

5. معايير التوافقيات الرصد

تحديد التوافقيات كمشكلة في شبكات التيار المتردد, وقد أجبر المرافق والسلطات التنظيمية لوضع معايير لالتوافقيات الرصد والتقييم. معايير التحكم التوافقي وبالتالي معالجة كل من المستهلكين وفائدة. لذلك, اذا كان الزبون لا يلتزم بالأنظمة ويخلق تشويه الجهد عند نقطة مشتركة اقتران الأداة المساعدة يمكن معاقبة له / لها. مختلف المعاهد الهندسية الشهيرة مثل IEEE, وقد وضعت اللجنة الانتخابية المستقلة وIET قوانين للحد من حقن محتوى متناسق في الشبكة. هذه المعايير هي مفيدة في الغالب لتحقيق ودية صحية نظام الجودة السلطة المستخدم. واستشهد على نطاق واسع معايير IEEE لقدرتها على معالجة جميع المناطق في العالم. هناك أكثر من 1000 معايير IEEE على حقول الهندسة الكهربائية. معايير IEEE على نوعية الطاقة, لكن, هي مصدر الإلهام الرئيسي لدينا هنا. نشرت معيار IEEE على السيطرة التوافقية في نظام الطاقة الكهربائية في 1992 وأنه يغطي جميع الجوانب المتعلقة التوافقيات [7]. أنها تحدد الحد الأقصى لتصل إلى تحريف التوافقيات 5 % على مستويات الجهد ≤ 69kV. لكن, كما يتم زيادة مستويات الجهد وانخفض الحدود المسموح بها لالتوافقيات في هذا المعيار ل 1.5 % على جميع الفولتية ≥ 161 كيلو فولت. فمن الجدير بالذكر أن تشويه الجهد الفردي تبدأ من 3 % وينتهي في 1.0 % مستويات الجهد من 69kV و≤ ≥ 161 KV التوالي. بالإضافة إلى المعايير التي تم تصميمها واضعا نصب عينيه المتطلبات العالمية, السلطات الإقليمية وضع المعايير الخاصة بها وفقا لمحة حمولتها والظروف المناخية. يتم إجراء معظم من المعايير وفقا لمتطلبات إقليمية من البلاد في حين تستند القليلة على الاحتياجات والمتطلبات العالمية. في المملكة العربية السعودية هناك وجود هيئة تنظيمية تحدد الحدود المسموح بها والإجراءات التشغيلية القياسية لنقل الكهرباء, توزيع وتوليد. ويعرف هذا الجسم والكهرباء وهيئة تنظيم التوليد المشترك [38]. وبصرف النظر عن وضع المعايير التي أيضا اتباع بعض المعايير المحددة من قبل شركات توزيع الكهرباء الإمارات العربية المتحدة. واحدة من هذه المعايير التي تحددها الشركة السعودية للكهرباء (المجلس الأعلى للتعليم) في 2007 وكما هو معروف "كود الشبكة السعودية". التوافقيات حدود موضوعة من قبل السلطات السعودية هو نفسه تقريبا كما IEEE القياسية ولكن مع حد مرنة قليلا من 3% ااا لجميع الشبكات العاملة ضمن نطاق 22KV-400KV [35, 38]. جدول 1 يقارن معيار IEEE, شركة أبوظبي للتوزيع ومستوى SEC للحد التوافقيات في الشبكة الكهربائية. ومن المثير للاهتمام أن نذكر أن معيار IEEE للتحكم التوافقيات هو صامت لظروف حيث تلوث نظام مع أمور التوافقيات- (الترددات غير صحيح من التردد الأساسي). لاستخدام مثل هذه المرافق ظروف السلطة IEC رقم قياسي يحدد 61000-2 IEC-2.THE أيضا فئات لمختلف الأجهزة الإلكترونية في عدد قياسي 61000-3-2. ثم تخضع هذه الأجهزة لحدود المسموح به مختلفة من THD. مثلا, فئة A لديها جميع المعدات متوازنة ثلاث مراحل, أدوات غير المحمولة, المعدات السمعية, المخفتات لمصباح وهاج فقط. وتتنوع حد للفئة A وفقا للترتيب التوافقي. حتى للأجهزة من فئة A الحد الأقصى الحالي التوافقي المسموح به هو 1.08 ألف ل 2^الثاني, 2.3ألف ل 3^طريق, 0.43ألف ل 4^ال, 1.14ألف ل 5^ال التوافقيات. جمال هذا المعيار IEC هو أنه يلبي أيضا للمعامل القدرة. على سبيل المثال جميع الأجهزة من فئة C (معدات الإضاءة غير باهتة مصباح وهاج) ديك 3^طريق الحد الحالي التوافقي بوصفها وظيفة من دائرة معامل القدرة.

	المجلس الأعلى للتعليم قياسي	أبوظبي للتوزيع شركة	حدود IEEE
التوافقيات	الحد THD هو 5% إلى 400 نظام V, و 4% و 3% إلى 6.6- 20كيلو فولت و22KV-400KV التوالي	الحد THD هو 5% إلى 400 نظام V, و 4% و 3% إلى 6.6- 20كيلو فولت و22KV-400KV التوالي	5% لجميع مستويات الجهد أدناه 69كيلو فولت و 3% لجميع الفولتية أعلاه 161 كيلو فولت

جدول 1.

مقارنة بين معايير متناسق [7, 35, 38]

النظم الحديثة القائمة على تقنيات ذكاء الاصطناعي مثل منطق ضبابي, ANFIS وحسابات CI مقرها والحد من صعوبة استخراج البيانات التي تساعد في إعادة تصميم معايير لالتوافقيات نوعية الطاقة [24, 25]. في البلدان المتقدمة مثل استراليا, كندا, وبالفعل تحولت الولايات المتحدة الأمريكية شركات توزيع الكهرباء جزئيا إلى الشبكة الذكية وأنها تستخدم أجهزة استشعار متطورة وأدوات القياس.

من حيث بيئة الشبكة الذكية هذه المجسات سيساعد في التخفيف من المشاكل التي التنبؤ بها مقدما. الشبكة الذكية, قبل أخذ القياسات ذكي والمعونة من خوارزميات متطورة سوف تكون قادرة على التنبؤ المشاكل PQ مثل التوافقيات, خطأ الحالي مقدما. ومن الجدير بالذكر أن مراقبة نوعية الطاقة باستخدام تقنيات الجيل الثالث 3G والجارية تم تنفيذها من قبل الباحثين الصينيين. أنها تستخدم وحدة من جي بي آر إس التي هي قادرة على تحليل البيانات في الوقت الحقيقي ويجعل من خوارزمية ذكي بما فيه الكفاية للحصول على المعلومات المطلوبة PQ [22].

5. قياس التوافقيات

التحدي الحقيقي في بيئة ملوثة بتناسق هو أن نفهم وتعيين أفضل نقطة لقياس التوافقيات. في أيامنا هذه الثورة في مجال الالكترونيات وافسدت النظام AC كثيرا أن كل مستخدم تقريبا في الأداة هو أحد المساهمين في التوافقيات الحالية. علاوة على ذلك, الملف الشخصى الحمل في أي منطقة محلية تختلف من ساعة إلى ساعة وخلال يوم واحد. وذلك من أجل مواكبة الطلب على الطاقة وتحسين معامل القدرة, المرافق تحتاج إلى تبديل وإيقاف المكثفات تصحيح معامل القدرة. كما يخلق هذا التحول الدورية وغير موحدة التوافقيات في نظام. المعلومات تحميل في المنطقة على رغم, تقديم بعض المعلومات الأساسية حول ترتيب الحاضر التوافقية في نظام. هذه المعلومات مفيدة جدا لأنها تعطي رأي العين الطيور من المحتويات التوافقي. ولكن لتحديد الدقيق للالتوافقيات من الضروري تجميع الموجي مشوهة باستخدام محلل جودة الطاقة أو استخدام بعض الذبذبات الرقمية لتحويل فورييه السريع (الاتحاد الفرنسي للتنس). مثلا Fig.3 يظهر التوليف العام الحالي التي رسمها المعدل للرقابة. مرة واحدة تم تحديدها, مستوى ونوع من التوافقيات (3^طريق, 5^ال إلخ) الخطوات لتخفيف يمكن استنباط. وينبغي ألا يغرب عن البال أن القياس الصحيح هو المفتاح لتصميم السليم من المرشحات التوافقي. ولكن مستوى التوافقيات قد تختلف في نقاط مختلفة للقياس في نظام. لذلك, المرافق تحتاج إلى أن تكون دقيقة جدا في تحديد النقطة الصحيحة لقياس التوافقية في نظام. من بين المعايير, ذلك هو المعيار IEEE 519-1992 الذي يحدد الإجراءات التنفيذية لتنفيذ القياسات التوافقي. هذا المعيار ولكن لا أذكر أي قيود فيما يتعلق بمدة دمج أجهزة القياس مع النظام. ومع ذلك, يقيد أداة للحفاظ على سجل للسجلات شهرية من الحد الأقصى للطلب [5]. وتستخدم الأجهزة المختلفة في دعم مع بعضها البعض لتنفيذ القياسات التوافقية في نظام. وتشمل هذه ما يلي

محلل جودة السلطة
محولات محولات الصك على أساس (CT وPT)

الرقم 3.

السطر الحالي نموذجي لتحويل تسيطر [26]

مختلف الشركات الشهيرة وتصميم وإنتاج أجهزة تحليل PQ ممتازة. وتشمل هذه FLUKE, AeMCs, HIOKI, DRANETZ وELSPEC. تصميم هذه الشركات على مرحلة واحدة وثلاثة محللات PQ المرحلة التي هي قادرة على قياس جميع الترددات التوافقية السائدة. والمعدات التي يتم استخدامها لقياس التوافقي أيضا منضمة إلى بعض القيود لقياس التوافقي السليم. هذا القيد هو التقنية في الطبيعة كما لقياس دقيق لجميع التيارات التوافقية تحت 65^ال متناسق, يجب أن يكون تردد أخذ العينات على الأقل مرتين في عرض النطاق الترددي المدخلات المطلوبة أو 8K عينات في الثانية الواحدة في هذه الحالة, لتغطية أنظمة 50Hz و 60HZ [5]. خاصة, يتم توفير أجهزة تحليل PQ جنبا إلى جنب مع تحقيقات CT مقرها ولكن اعتمادا على الجهد ودرجات التقييم الحالي مصمم يمكن اختيار CT وPT مع مجموعة واسعة تردد التشغيل والتشويه منخفضة. المسافة من المعدات مع محول هو أيضا مهم جدا في قياس التوافقيات. إذا كانت المسافة طويلة ثم الضوضاء يمكن أن تؤثر على قياس لذا ينصح بشدة كابلات محمية بشكل صحيح مثل كابل الألياف الضوئية أو الكابلات المحورية من قبل الخبراء [5]. باختصار, وينبغي بذل قياس التوافقيات على نقطة اقتران المشتركة (PCC) أو عند نقطة حيث يتم إرفاق الحمل غير الخطية. وهذا يشمل المواقع الصناعية في خاصة لأنها هي المساهمة الأساسية في ضخ التيارات التوافقية في النظام.

6. التوافقيات تطهير تقنيات

وقد تم تصميم تقنيات واختبارها لمعالجة هذه القضية جودة السلطة منذ يتم التعرف على المشكلة من قبل الباحثين. هناك العديد من التقنيات في الأدبيات التي تتناول التخفيف من التوافقيات. كل هذه التقنيات يمكن تصنيفها تحت مظلة التالية

مرشح التوافقي السلبي
مرشح التوافقي النشطة
مرشح التوافقي الهجين
تقنيات التحويل

6.1. المرشحات التوافقي السلبي

تقنيات تصفية السلبي هي من بين أقدم وربما أكثر التقنيات المستخدمة على نطاق واسع لترشيح التوافقيات خط كهرباء. إلى جانب الحد من التوافقيات مرشحات السلبي يمكن أن تستخدم لتعظيم الاستفادة من القوة الظاهرة في شبكة الكهرباء. انها مصنوعة من عناصر سلبية مثل المقاومات, المكثفات والمحاثات. استخدام مثل هذه الفلاتر بحاجة كبيرة المكثفات والمحاثات مما يجعل تصفية الكلي أثقل في الوزن ومكلفة في التكلفة. يتم إصلاح هذه الفلاتر وبمجرد تركيب فإنها تصبح جزءا من شبكة وأنها بحاجة إلى إعادة تصميم للحصول على ترددات مختلفة التصفية. فهي تعتبر أفضل لثلاث مراحل أربع أسلاك الشبكة [18]. وهم في الغالب منخفضة تمرير مرشح أن يتم ضبطها لترددات المطلوب. قدم Giacoletto وبارك تحليلا على الحد من التوافقيات الحالية بسبب خط امدادات الطاقة الكمبيوتر الشخصية [10]. اقترح عملهم أن استخدام مثل هذه الفلاتر جيدة للحد من التوافقيات ولكن هذا سوف يزيد من رد الفعل المكون من الخط الحالي. يتم إعطاء نوع مختلف من تقنيات تصفية السلبي أدناه [18, 19].

سلسلة مرشحات السلبي
إنتقل مرشحات السلبي
مرشحات تمرير منخفض أو فخ المرشحات خط LC
مرحلة التحول المحولات

6.1.1. سلسلة مرشحات السلبي

سلسلة مرشحات السلبي أنواع من المرشحات السلبية التي يكون لها مرشح LC موازية في سلسلة مع العرض والحمل. سلسلة تصفية السلبي هو مبين في Fig.4 تعتبر جيدة لتطبيقات مرحلة واحدة وخاصة للتخفيف من التوافقيات الثالثة. لكن, ويمكن ضبطها لترددات أخرى أيضا. أنها لا تنتج الرنين وتقديم مقاومة عالية للترددات التي يتم ضبطها ل. يجب أن تصمم هذه المرشحات بحيث يمكن أن تحمل حمولة كاملة الحالية. هذه الفلاتر هي صيانة مجانية، ويمكن أن تكون مصممة لقيم عالية الطاقة بشكل كبير يصل إلى MVARs [4]. مقارنة مع الحلول التي تستخدم أجزاء دوارة مثل المكثفات متزامن أنها تحتاج إلى صيانة أقل.

الرقم 4.

سلسلة تصفية السلبي [18]

6.1.2. إنتقل مرشحات السلبي

وتستند هذه النوع من المرشحات أيضا على العناصر السلبية وتقديم نتائج جيدة لتصفية التوافقيات ونيف خاصة 3^طريق, 5^ال و 7^ال. وقد سميت بعض الباحثين منهم كمرشحات ضبطها واحد, الدرجة الثانية المرشحات وثبط نوع C مرشحات ثبط [3]. وجميع هذه الفلاتر تأتي في ناور مع خط يقعون تحت غطاء تحويلة مرشحات السلبي, كما هو مبين في Fig.5. زيادة ترتيب التوافقيات يجعل المرشح الأكثر كفاءة في العمل ولكنه يقلل من سهولة في تصميم. أنها توفر مقاومة منخفضة إلى الترددات التي يتم ضبطها ل. حيث يتم توصيلها في تحويلة بالتالي أنها مصممة لحمل التيار التوافقي فقط [18]. طبيعتها يجري في تحويلة يجعلها الحمل نفسها إلى جانب العرض ويمكن أن تحمل 30-50% تحميل الحالية إذا كانت تغذي مجموعة من المحركات الكهربائية [13]. الجوانب الاقتصادية تكشف عن أن المرشحات تحويلة دائما اقتصادا من سلسلة مرشحات يرجع ذلك إلى حقيقة أنهم بحاجة إلى أن تكون مصممة فقط على التيارات التوافقية. ولذلك فهي تحتاج إلى حجم أصغر نسبيا من L و C, مما يؤدي إلى خفض التكلفة. علاوة على ذلك, لا أنها مصممة فيما يتعلق الفولطية, مما يجعل مكونات أقل تكلفة من سلسلة مرشحات [33]. لكن, هذه الأنواع من المرشحات يمكن أن تخلق الظروف الرنانة في الدائرة.

الرقم 5.

مرشحات مختلفة نوع النظام ناور [3]

6.1.3. مرشح تمرير منخفض

وتستخدم على نطاق واسع مرشحات تمرير منخفض للتخفيف من كل نوع من الترددات التوافقية فوق عتبة التردد. انها يمكن ان تستخدم فقط على الأحمال غير الخطية. أنها لا تشكل أي تهديد للنظام من خلال خلق الظروف الرنانة. انهم تحسين معامل القدرة ولكن يجب أن تكون مصممة بحيث تكون قادرة على حمل حمولة كاملة الحالية. وقد أشار بعض الباحثين بأنها فخ خط LC الفلاتر [19]. هذه الفلاتر منع التوافقيات غير المرغوب فيها والسماح لمجموعة معينة من الترددات لتمرير. لكن, مطلوب تصميم ناعم جدا بقدر ما قطعت تردد عن قلقها.

6.1.4. مرحلة التحول المحولات

التوافقيات سيئة في نظام الطاقة هي في معظمها التوافقيات ونيف. طريقة واحدة لمنع لهم هو استخدام مرحلة التحول المحولات. يستغرق التوافقيات من نفس النوع من عدة مصادر في شبكة والتحولات لهم بالتناوب إلى 180 ° درجة ثم الجمع بينهما مما أدى إلى الإلغاء. لقد صنفها تحت المرشحات السلبي يشبه محول شبكة الاستقرائي. وقد أنتجت استخدام محولات تحويل المرحلة نجاحا كبيرا في قمع التوافقيات في محولات الهجين متعددة المستويات [34]. S. H. H. صادقي et.al. تصميم خوارزمية استنادا إلى بيان التوافقي يشتمل على مرحلة التحول من المحولات في الاجهزة الصناعية الكبيرة مثل صناعة الصلب [36].

6.2. المرشحات التوافقي النشطة

في تصفية السلطة بالموقع (APF) نستخدم الالكترونيات والكهرباء لإدخال المكونات الحالية لإزالة التشوهات التوافقية التي تنتجها الحمل غير الخطية. الرقم 6 يوضح المفهوم الأساسي لعامل تصفية نشطة [27]. أنها الكشف عن مكونات التوافقي في السطر ومن ثم إنتاج وحقن إشارة قلب الموجة المكتشفة في النظام [27]. القوى الدافعة اثنين في أبحاث APF هي خوارزمية التحكم الحالية وتحميل طريقة التحليل الحالي [23]. وتستخدم المرشحات التوافقي نشطة معظمها لشبكات الجهد المنخفض ويرجع ذلك إلى الحد الذي يشكله تصنيف المطلوب على تحويل الطاقة [21].

الرقم 6.

مظاهرة المفاهيمي للمرشح بالموقع [27]

يتم استخدامها حتى في الطائرات نظام الطاقة من أجل القضاء التوافقي [6]. نفسه مثل مرشحات السلبي يتم تصنيفها فيما يتعلق طريقة الاتصال وترد أدناه [40].

يشتغل سلسلة
إنتقل يشتغل

منذ, فإنه يستخدم الطاقة الإلكترونية المكونات القائمة وبالتالي في الأدب أنجز الكثير من العمل على السيطرة على المرشحات النشطة.

6.2.1. سلسلة تصفية نشطة

يتم توصيل مرشح سلسلة في سلسلة مع شبكة توزيع التيار المتردد كما تظهر في Fig.7 [33]. إنه يساعد على تعويض التشوهات التوافقية التي سببها الحمل وكذلك موجودة في النظام AC. وترتبط هذه الأنواع من المرشحات النشطة في سلسلة مع الحمل باستخدام محول مطابقة. انهم حقن الجهد كمكون ويمكن اعتبار مصدر الجهد للرقابة [33]. العيب هو أنها تلبي فقط عن التوافقيات والجهد في حالة ماس كهربائي في حمولة المحول مطابقة أن يتحمل ذلك [31].

6.2.2. إنتقل مرشح نشطة

يتم توصيل المرشح موازية بالتوازي مع شبكة توزيع التيار المتردد. ومن المعروف أيضا باسم مرشحات موازية مرشحات ناور وتعويض التشوهات التوافقية التي يسببها الحمل غير الخطية. أنها تعمل على نفس مبدأ يشتغل ولكن يتم توصيلها بالتوازي كما جاء وهذا هو أنها بمثابة مصدر الحالية بالتوازي مع الحمل [21]. أنها تستخدم قدرات الحسابية عالية للكشف عن التوافقيات في خط.

الرقم 7.

يشتغل سلسلة [33]

في الغالب يتم استخدام المعالجات الدقيقة أو التحكم الجزئي وأجهزة الاستشعار استنادا لتقدير محتويات التوافقي والبت منطق السيطرة. وتستخدم أجهزة أشباه الموصلات السلطة وخاصة IGBT. يدعي بعض الباحثين أنه قبل ظهور IGBTs يشتغل ونادرا ما تستخدم بسبب يقفز في الميزانية [11]. لكن, على الرغم من فائدتها تحويلة يشتغل دينا العديد من السلبيات. عمليا انهم في حاجة الى كبير تقييما العاكس PWM مع استجابة سريعة ضد نظام المعلمات التغييرات. إذا كان النظام لديه مرشحات السلبي تعلق في مكان ما, كما هو الحال في المرشحات الهجين ثم حقن التيارات قد تعممها لهم [28].

6.3. المرشحات التوافقي الهجين

هذه الأنواع من المرشحات الجمع بين المرشحات السلبية والإيجابية. أنها تحتوي على مزايا يشتغل وتفتقر إلى عيوب المرشحات السلبية والإيجابية. أنها تستخدم منخفضة التكلفة عالية الطاقة المرشحات السلبي لخفض تكلفة محولات الطاقة في المرشحات النشطة التي هو السبب في أنها هي الآن شعبية جدا في صناعة الكثير. مرشحات الهجين ليست محصنة ضد مقاومة النظام, ويتم التعويض بالتالي متناسق بطريقة فعالة وأنها لا تنتج صدى مع مقاومة النظام [29]. تستند تقنيات التحكم المستخدمة لهذه الأنواع من المرشحات على التحكم حظية, على نظرية ف ف ط و_د-أنا_ف. K.N.M.Hasan et.al. قدمت دراسة مقارنة بين ف ف ط و_د-أنا_ف وخلص تقنيات وأنه في حالة الجهد التشويه الذي ترتكبه ط_د-أنا_ف يوفر طريقة نتائج أفضل قليلا [12]. وعادة ما يتم دمجهما في الطرق التالية [21]

مرشحات الهجين سلسلة نشطة سلسلة السلبي
سلسلة السلبي مرشحات الهجين تحويلة النشطة
مرشحات الهجين سلسلة نشطة تحويلة السلبي
تحويلة تحويلة السلبي مرشحات الهجين النشطة

6.3.1. مرشحات الهجين سلسلة نشطة سلسلة السلبي

هذا النوع من المرشحات الهجين يكون كل نوع من المرشحات في سلسلة متصلة مع الحمل كما هو مبين في Fig.8 وتعتبر جيدة لمقومات الصمام الثنائي تغذية حمولة بالسعة [32]

6.3.2. سلسلة السلبي مرشحات الهجين تحويلة النشطة

هذا الصنف من مرشح الهجين لديه جزء السلبي في سلسلة مع الحمل وتصفية نشطة بالتوازي. AdilM. الزامل وآخرون. اقترح هذا النوع من المرشحات في ورقتهم واستخدام القدرة الكهربائية عالية. مرشح السلبي عن طريق وضعها في سلسلة مع الحمل. أنها تستخدم عامل تصفية نشطة مع ناقلات الفضاء النبض مع التشكيل (SVPWM) وتنفيذه على وحدة تحكم الصغرى. أنها تستخدم أجهزة الاستشعار الحالية فقط خط لحساب جميع المعاملات المطلوبة لتكون مرجعا الجيل الحالي. عملت نظامهم المقترحة مرضية تصل إلى 33^طريق متناسق وتستند النتائج التي تظهر على نظام مع خط مفاعلة من 0.13 يمكن. في نظامهم عرض النطاق الترددي اللازم لتصفية النشط هو أقل نسبيا نظرا لتصفية السلبية التي يعتني ارتفاع وهبوط حواف الحمل الحالي. اقترحوا أن أثناء تصميم نظام هجين خط التصفية L والسعة C مرشح نشطة تحتاج إلى حل وسط في اختيار اعتمادا على مستوى مقبول من تردد التبديل تموج الحالي والحد الأدنى المقبول تموج الجهد [1].

6.3.3. تحويلة تحويلة السلبي مرشحات الهجين النشطة

هذه الأنواع من المرشحات على حد سواء المرشحات السلبية والإيجابية مرتبطة في ناور مع الحمل كما هو مبين في Fig.9 [21]. في دراسة مقارنة J.Turunen آخرون. زعمت أنها تتطلب أصغر نسبة التحويل من اقتران المحولات نتيجة لذلك فإنها تحتاج إلى تصنيف الطاقة العالية لمباراة حمولة صغيرة وفي حالة الأحمال الطاقة العالية مشكلة DC نتائج الرقابة الرابط في الفقراء الترشيح الحالية [43].

6.3.4. مرشحات الهجين سلسلة نشطة تحويلة السلبي

كما يدل اسمها بل هو نوع من تصفية الهجين التي تحتوي على فلتر نشط في سلسلة ومرشح السلبي في تحويلة كما هو مبين في Fig.10. J. Turunen آخرون. في دراسة مقارنة ذكر أن هذا الصنف من مرشح هجين يستخدم نسبة التحويل صغيرة جدا وبالتالي لنفس تصنيف من الحمل تصنيف قوتهم المطلوب هو كبير بالمقارنة مع الحمل [43].

الرقم 8.

مرشحات الهجين سلسلة نشطة سلسلة السلبي [32]

الرقم 9.

تحويلة تحويلة السلبي مرشحات الهجين النشطة [21]

الرقم 10.

مرشحات الهجين سلسلة نشطة تحويلة السلبي [29]

6.4. تقنيات التحويل

بالإضافة إلى استخدام طريقة تركيب الفلاتر, السلطة الالكترونيات هي متعددة بحيث تصل إلى حد التوافقيات يمكن القضاء عليها باستخدام تقنيات التحويل. قد تختلف هذه التقنيات من زيادة عدد النبض للتقدم خوارزمية يستند نبض العرض التحوير (PWM). واقترح الأكثر استخداما على نطاق واسع في شرط مثلث PWM 1964. في وقت لاحق 1982 ناقلات الفضاء PWM (SVPWM) واقترح [20]. PWM هو أسلوب سحري من التحول الذي يعطي نتائج فريدة من نوعها من خلال تغيير المرتبطة المعلمات مثل مؤشر التشكيل, تردد التبديل ونسبة التشكيل. نسبة تضمين التردد 'م'إذا اتخذت مثل الغريب تلقائيا يزيل حتى التوافقيات [17, 26]. هنا الزيادة في تردد التبديل يقلل من التوافقيات الحالية، ولكن هذا يجعل الخسائر التبديل كثيرا. علاوة على ذلك, نحن لا يمكن أن تبقي على زيادة وتيرة التحول لأن هذا يفرض مشاكل EMC [15]. D.G.Holmes آخرون. قدم تحليلا لحاملة مقرها PWM وادعى أنه من الممكن استخدام بعض الحلول التحليلية على دبوس نقطة الإلغاء التوافقي باستخدام تقنيات التشكيل المختلفة. يمكن القضاء التوافقيات الجانبي إذا كان مصمم يستخدم PWM عينات العادية الطبيعية أو غير المتماثلة [14]. يمكن تحسين الانتاج من خلال اللعب مع مؤشر التشكيل. يسمى نوع واحد من PWM المتخصصة الانتقائية متناسق القضاء (SHE) PWM أو نظام القضاء التوافقي مبرمجة. ويستند هذا الأسلوب على تحليل فورييه المرحلة إلى الجهد الأرض. انها اساسا مزيج من مربع التبديل وموجة PWM. هنا السليم زوايا التحول يجعل اختيار الهدف المكون التوافقي الصفر [26, 30]. في تقنية SHE حد أدنى من 0.5 مؤشر التشكيل هو ممكن [41]. ولكن حتى أفضل غادرت النظام مع بعض التوافقيات التي لم تتم تصفيتها. J. Pontt آخرون. قدمت تقنية لعلاج التوافقيات التي لم تتم تصفيتها بسبب PWM SHE. وذكروا أنه إذا كنا استخدام SHE PWM للتخلص من 11^ال و 13^ال التوافقيات ل 12 التكوين النبض ثم التوافقيات من أجل 23^ال, 25^ال, 35^ال و 37^ال هي واحدة التي تلعب دورا حيويا في تحديد التشوهات الجهد. اقترحوا استخدام المحولات ثلاثة مستويات الأمامية النشطة. اقترحوا مؤشر التشكيل 0.8-0.98 للتخفيف من التوافقيات من أجل 23^طريق, 25^ال و 35^ال, 37^ال [30]. مع بعض التعديلات وقد أظهرت الباحثون أن SHE PWM يمكن استخدامها في تحويل التردد المنخفض جدا من 350 هرتز. خافيير نابوليس آخرون. قدمت هذه التقنية وإعطائها اسما جديدا من الانتقائية متناسق التخفيف (SHM) PWM. استخدموا سبع ولايات ونتائج التحول يجعل التوافقيات انتقائية تساوي الصفر [8]. هذا هو ممتازة منذ SHE في PWM الحاجة التوافقي انتقائية لا يكون صفرا. فإنه يكفي في PWM التقليدية لجعلها تحت الحد المسموح به. Siriroj Sirisukprasert آخرون. قدمت تقنية الحد الأمثل التوافقي من خلال تغيير طبيعة الانتاج صعدت الطول الموجي وتباينت مؤشرات التشكيل. أنها اختبار تقنيتهم المقترحة على محولات متعددة المستويات التي هي أفضل من محولات التقليدية المستوى الثاني. أنها استبعدت البقول ضيقة جدا واسعة جدا من الموجي التبديل. على عكس SHE PWM كما نوقش أعلاه أنها تكفل الحد الأدنى للتشغيل وإيقاف عن طريق التحول قوتهم مفاتيح فقط مرة واحدة في دورة. خلافا للPWM SHE التقليدية, في هذه الحالة مؤشر التشكيل يمكن أن تختلف حتى 0.1. الإخراج هو الموجي صعدت للمراحل المختلفة التي تصنف إنتاج مؤشر التشكيل كما عالية, المنخفض والمتوسط ونقطة الحقيقي للفائدة هو أن لجميع هذه الفئات الثلاث من الفهارس التشكيل والتبديل هو مرة واحدة في كل دورة في التبديل [41]. يستخدم بعض الباحثين شبه منحرف طريقة PWM للسيطرة التوافقي. ويستند هذا النوع من PWM على القطب الواحد PWM التحول. هنا تتم مقارنة الموجي شبه منحرف مع الموجي الثلاثي، ويتم توفير PWM الناتجة إلى مفاتيح السلطة. مثل غيرها من تقنيات القضاء التوافقي في تقنيات PWM يستند وقد اقترح الباحثون استخدام تقنيات تستند منظمة العفو الدولية بما في ذلك وFL ANN.

7. اختتام

يلخص هذا الفصل واحدة من كبرى المشاكل نوعية الطاقة التي هي سبب العديد من الاضطرابات نظام الطاقة في الشبكة الكهربائية. وتناقش المصادر المحتملة للالتوافقيات جنبا إلى جنب مع آثارها على مكونات نظام التوزيع بما في ذلك المحولات, تبديل التروس ونظام الحماية. وتعرض أيضا للمعايير التنظيمية للالحد من التوافقيات وأساليبهم القياس هنا. وتعرض أيضا تقنيات تطهير التوافقيات ويتم عرض نوع مختلف من المرشحات التوافقي لفترة وجيزة. لتعزيز قاعدة المعرفة, وقد ناقش هذا الفصل أيضا سيطرة التوافقيات باستخدام تقنيات PWM. بواسطة هذا الفصل حاولنا جمع المعلومات التقنية في هذا المجال. وهناك فهم دقيق لالتوافقيات توفير المهندسين فائدة الإطار الذي كثيرا ما هو مطلوب في حل عمل البحوث المتعلقة التوافقيات.